Transcript AUXINAS - REGULADORES DE CRECIMIENTO

AUXINAS
(del griego auxein: aumentar o crecer)
Historia

1880: Darwin. Describe efecto del luz
en coleoptilos (hoja modificada que
protege epicótilo) de zacate canarias
(Phalaris canariensis). Coleoptilo se
dobla hacia la luz, pero no si se cubre
punta, no así si se cubre su base y se
irradia.
Ápice es responsable
de percibir la luz y
producir una señal que
se transporta a la base
del coleoptilo donde se
da la respuesta.
Hay
estímulo y que
este se transmite por
lado oscuro de
coleoptilo.
Estímulo
viaja por lado
opuesto a fuente de luz.
Test
de curvatura de la
avena y promueve
investigación en RC.
Otros bioensayos
Estimulación del crecimiento en
tallos de arberja, 1951
Test de Curvatura de Avena
Inhibición de crecimiento de raíces, 1955
Definición

Son compuestos que inducen:
– Inducen curvatura en prueba de coleoptilos de
avena.
– Induce enraizamiento.
– Elongación celular
– División celular en presencia de citoquininas en
callos de tabaco.
– Formación de callos en cortes de tallo de tabaco.
– Induce crecimiento partenocárpico en frutos de
tomate.
– Induce producción de etileno.
Sitios de síntesis






Meristemos
Hojas jóvenes
Embriones
Semillas
Tejidos en expansión
Es bajo en puntas de raíz y hojas
maduras
Auxinas naturales
Ácido indole 3 butírico
(AIB)
Auxinas sintéticas
natural
Detección


Bioensayos
HPLC-MS
– Cromatografía líquida de alta presión y
espectrometría de masas
– Uso de curvas patrón

Inmunoensayos
– Uso de anticuerpos específicos
BIOSÍNTESIS
Ruta del ácido shikímico
Biosíntesis
Citoplasma
TRP
Triptamine (TAM)
N Hidroxi triptamine
Indole acetaldoxime
Indole acetaldehide
IAA
Biosíntesis
Cloroplasto
Citoplasma
Indole 3 glicerol P
TRP (Cytocromo)
TRP
Indole 3 acetaldoxime
Triptamine (TAM)
Indole 3 glucosinate
N Hidroxi triptamine
Indole 3 acetonitrile
Indole acetaldoxime
Indole acetaldehide
IPA
Indole 3
Piruvato
????
IAA
IAA TRP dep, IAA de respuesta
Glucosinate es molécula de almacenamiento
Bartel et al. 2001
Evidencida de ruta independiente del TRP







Mutantes de TRP si se encuentran:
trp2, trp3 estos sintetizan 50X más
AIA
Al marcar con N15 el atranilato en
mutante ORP solo marca IAA y no
TRP
Trp2 y trp3 no acumulan TRP si IAA
Al marcar agua con deuterio se marca
más AIA que TRP
Lemma, N15 TRP muy poco AIA
marcado
En maiz antranilato induce respuestas
tipo auxínico pero TRP no
Trp1 fenotipo de AIA def. plt ramifica
posterior a Trp1
Biosíntesis
Cloroplasto
Citoplasma
Indole 3 glicerol P
TRP (Cytocromo)
TRP
Indole 3 acetaldoxime
Triptamine (TAM)
Indole 3 glucosinate
N Hidroxi triptamine
Indole 3 acetonitrile
Indole acetaldoxime
Indole acetaldehide
IPA
Indole 3
Piruvato
????
IAA
IAA TRP indep produce IAA constitutivo
Bartel et al. 2001
Catabolismo


Remoción irreversible de IAA
2 vías principales
– Oxidación de anillo indole (más común)
– Decarboxilación de cadena lateral

Productos
– 2 oxindole 3 ácido acético
– Indole 3 acetyl ácido aspártico



No se conocen los genes asociados a estos procesos.
La concentración de ambos aumenta la aumentar el IAA
libre.
Compuestos con grupo indole son sensibles a la luz
– Solución de AIA se degrada
Catabolismo
Actividad de la oxidasa
Conjugación






Combinación reversible de IAA con
diferentes compuestos y se usan en
momentos específicos
Se almacenan en vacuolas y/o ret. endopl.
Compuestos son transportables
Tipo de conjugación depende de especie y
de etapa del desarrollo
Conjugados son liberados por hidrólisis
Mayoría de enzimas de hidrólisis en RE
Conjugación



Azúcares
Azúcares-alcohol
Aminoácidos
–
–
–
–
–


Aspartico
Glutamina
Alanina
Glicina
Valina
Péptidos
Proteínas
Transporte




Movimiento basípeto en tallos,
acrópeto en raíces.
1 cm/hr
Sistema saturable
Movimiento polar permite regulación
del crecimiento y desarrollo
Transporte

Modelo Quimiosmótico
de transporte
–
–
–
–
Auxina entra
pasivamente o via
transportador
ATPasa saca H+ de
citosol y acidifica
pared
Bajo pH en pared
mantiene IAA-H
asociado y al entras
se disocia
IAA es transportado a
la base de la célula o
se acumula en citosol
o cloroplasto
Nature Chemical Biology 5, 325 - 332
(2009)
Homeostasis
Aplicaciones exógenas
Efectos Fisiológicos







Define patrón de desarrollo en embrión
División celular
Elongación del coleoptilo y del tallo
Enraizamiento
Diferenciación del tejido vascular
Desarrollo de frutos
Tropismos
Dominancia Apical
Elongación Celular
Tropismos
Otros efectos fisiológicos





Formación de raíces laterales
Retarda abscición de frutos
Regula el desarrollo de yemas florales
Promueve el desarrollo de frutos
partenocárpicos
Induce diferenciación vascular
Genética Molecular
Respuesta molecular
asociada al
crecimiento
1. Receptor (ABP1)
2. Transducción
3. Respuesta Rápida
1.
2.
Bomba de protones
Secreción
1.
Activación de proteínas
reguldoras
Síntesis de mRNA
Síntesis de proteínas
de crecimiento
4. Respuesta Lenta
2.
3.
Genes asociados a auxinas
Aux/IAA: genes asociados a adición
de IAA
ARF: Gen que produce proteína que
se une a promotor de genes que
responden ante presencia de
auxina. Síntesis constitutiva.
ARE: sección del promotor en genes
inducidos por presencia de auxina.
A esta se une ARF. Esencial para
activación de estos genes.
DBD: sitio de unión al ADN. Se une
a genes que responden ante adición
de auxina
ARF y Aux/IAA pueden homo y
heterdimerizar
Regulación de síntesis de
proteínas
1. ARF unidos siempre
a ARE indep. de nivel
de auxinas.
2. Nivel bajo de
auxinas:
1.
2.
Aux/IAA estables y
dimerizan con ARF
ARF es bloqueado
3. Aumento de nivel de
auxinas:
1.
2.
3.
4.
5.
Se desestabiliza
Aux/IAA
Se libera ARF.
Se sintetizan genes
dep de auxinas
(Aux/IAA)
Al aumentar Aux/IAA
se forma
ARF/Aux/IAA
Se activa
degradación de
Aux/IAA
Degradación de genes inducidos por
auxinas: ubiquitinación
Regulación por
ubiquitinación
eff.Eyale
efizyam
Figure I Auxin regulates the ubiquitination of target proteins, marking them for degrada- tion by the 26S proteasome. T'he figure shows key
components of this pathway. Ubiquitin (Ub) must be activated before conjugation to specific targets (top left). Target selection is mediated
by the F-box---,containing subunit of an SCF-type ubiquitin protein ligase (center). Auxin-regulated modification of the targets, which
include the Aux/LAA proteins, is likely to be required for recognition by the F-box protein (,right-hand side). Efficient activity of the SCF
requires conjugation and deconj ugation of a ubiquitin-related protein of the Rub fknily to the Cullin (Cul) subunit of the SCF (bottom left).
Like ubiquitin, Rub must be activated before conjugation by a dimenc enzyme with homology to ubiquitin-activating enzyme. Deconjugation of Rub requires the Cop 9 complex. It is not clear if Rub protein is recycled during this process. In Arabidepsis, mutations,
including axr], ecrl, axr2, axr3, and tirl, in components of this pathway result in defective auxin response.
ABP1
•Presente en todas las plantas
•Detectado en 1977 y purificado 1985
•Se une con gran afinidad a las auxinas
•Su rol no es claro
•Terminal-carboxilo muestra 2 configuraciones
con y sin aux
•Auxinas inducen resp lenta (cambios en
expresión de genes y resp rápidas como cambios
en la membrana



Auxinas inducen resp lenta (cambios en expresión
de genes y resp rápidas como cambios en la
membrana
Las rápidas no se asocian a procesos de regulación
de la TC, pej hiperpolarización de la pl,
hinchamiento de de los protoplastos que se inducen
segundos después de la adición de auxinas:transp
de iones y osmorregulación de la membrana
Localizada: en PL pero tiene KDEL seq que la
localiza en RE, mayoria en RE pero aquí pH muy
alto para union de auxinas
TIR1

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

Las auxinas regulan la TC al
promover la degradación de
genes Aux/IAA .
La auxina se une a TIR 1
(proteína tipo F-box) en el sitio
SCF-TIR1 y la estabiliza
Aux/IAA se poliubiquitina y es
degradado en el proteosoma
La pérdida del represor permite
a la expresión de los genes
depend. De ARF
Percepción de las auxinas por TIR1.
A. En gris la estructura de TIR1 en asocio con ASK1
(azul oscuro) e AIA (verde), Aux/IAA (anaranjado)
inositol hexakisfosfato (rojo)
B. Acercamiento del sitio de unión del AIA
C. Vista plana del TIR1 en complejo con AIA
La auxina funciona como una goma molecular que une a dos
proteínas para acelerar la destrucción de una de ellas